Untersuchung elektronischer Hybridisierungsphänomene in Yb- und Eu-basierten Schwere-Fermionen-Verbindungen mittels winkelaufgelöster Photoemission

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Christoph Geibel; Professor Dr. Denis V. Vyalikh
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 115998015

Das beantragte Projekt beschäftigt sich mit elektronischen Korrelationsphänomenen in Seltenerd-Übergangsmetallverbindungen. Diese Systeme zeigen eine bemerkenswerte Vielfalt ungewöhnlicher elektronischer Eigenschaften, die von magnetischer Ordnung über Supraleitung zu Kondo- und Schwere-Fermionen-Eigenschaften und sogar bis zu einem Zusammenbruch des Fermi-Flüssigkeits-Szenarios reichen. Diese Eigenschaften werden durch Wechselwirkung der lokalisierten 4f mit den ausgedehnten Bloch-Zuständen der Valenzbänder verursacht, die empfindlich von den Symmetrieeigenschaften und der Energie der letzteren und damit von der Zusammensetzung und Struktur der Verbindungen abhängen. Die Valenzzustände können durch Legieren oder, sofern es sich um Oberflächen- oder Suboberflächeneigenschaften handelt, durch Deposition von Deckschichten auf die Probenoberfläche verändert werden und erlauben so ein gezieltes Durchstimmen der korrelierten elektronischen Eigenschaften.Gegenstand des Projekts ist die elektronenspektroskopische Untersuchung von Eu- und Yb-Verbindungen im Grenzbereich von Quantenphasenübergängen zwischen magnetisch geordneten und ungeordneten Grundzuständen. Speziell werden ternäre Verbindungen des Typs RT2M2 (R = Eu, Yb; T = Rh, Ir, Co, Fe, Ni; M = Si, P, As) und deren Legierungen betrachtet, die in der schichtförmigen ThCr2Si2 Struktur kristallisieren, sich in Form großer Einkristalle züchten lassen und auf einfache Weise im Ultrahochvakuum gespalten werden können. Das Projekt umfasst (i) die Präparation entsprechender Proben sowie die Charakterisierung von deren strukturellen und niederenergetischen Eigenschaften, (ii) ihre Untersuchung mittels winkelaufgelöster Photoemission (ARPES) im harten und weichen Röntgenbereich, resonanter elastischer Röntgenstreuung (RIXS) und zeitaufgelöster Zwei-Photonen-Photoelektronenspektroskopie im Femtosekundenbereich (2PPE), und (iii) die theoretische Modellierung im Rahmen einer kürzlich entwickelten Näherungslösung des Periodischen Anderson Modells. Schwerpunkte sind (i) die saubere Trennung von (Sub-) Oberflächen- und Volumeneigenschaften, (ii) die k-aufgelöste Untersuchung der Hybridisierungsphänomene inklusive ihrer Dynamik im Femtosekundenbereich und (iii) die Korrelation der beobachteten spektroskopischen Phänomene mit den makroskopischen Tieftemperatureigenschaften der Systeme.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine
• Beteiligte Person: Dr. Yu. Kucherenko